تبديل آلاينده خطرناك H2S به سوخت هيدروژن و عنصر گوگرد با استفاده از كاتاليست نوري بيسموت سولفيد

Conversion of H2S Dangerous Pollutant to Hydrogen Fuel and Sulfur Element Using Bi2S3 Photocatalyst

هيدروژن سولفيد يك گاز سمي و كشنده براي موجودات زنده است كه در مقياس وسيع به صورت صنعتي و طبيعي روي كره زمين توليد مي شود. روش مورد استفاده براي حذف اين تركيب فراوان و خطرناك، فرايند صنعتي كلاوس است كه H2S را به گوگرد تبديل كرده، فراورده هاي جانبي زيان آور SOx/NOx توليد نموده و از سوخت هيدروژن ذخيره شده در تركيب چشم پوشي مي نمايد. تخريب/ تبديل كاتاليست نوريي H2S به سوخت پاك هيدروژن و عنصر ارزشمند گوگرد يك استراتژي نوين، سبز و جايگزين براي روش كلاوس است كه مي تواند به صورت كارآمد براي تبديل آلاينده خطرناك H2S به هيدروژن و گوگرد مورد استفاده قرار گيرد. براي اين منظور طراحي و سنتز مواد كاتاليست نوري موثر، دوست دار محيط زيست و ارزان بسيارمورد نياز است. در اين پژوهش، يك تركيب نيم رساناي گوگردي مزوحفره نوع n داراي جذب قوي فوتون در ناحيه ي فرابنفش _ مريي به روش ساده ي هيدروترمال سنتز شد و به طور موفقيت آميز براي انجام واكنش شكافت نوري محيط قليايي داراي هيدروژن سولفيد با هدف توليد هيدروژن و گوگرد به كار رفت. هم چنين، پديده ي تبديل نوري از ديدگاه مكانيسمي تفسير شد و نمودار انرژي نشان داد كاتاليست نوري سنتز شده (بيسموت سولفيد) داراي ساختار نواري مناسب براي كاهش پروتون و اكسايش آنيون بي سولفيد است كه سرانجام مي تواند گاز هيدروژن و فراورده ي گوگرد را توليد نمايد.

Hydrogen sulfide is a poisonous and lethal gas for living creatures that is produced industrially/naturally on large scale on the globe. The current route to eliminate this plentiful/perilous hazardous material is Claus industrial process that converts H2S into sulfur, generates SOx/NOx harmful by-products and ignores/oxidizes the H2 fuel stored in this chemical. Photocatalytic degradation/transformation of H2S to hydrogen clean fuel and valuable sulfur element is a modern and green as well as alternative strategy for the current Claus approach, which can be effectually employed in the conversion of H2S noxious pollutant into H2+S. To this end, the design and synthesis of effective, eco-friendly, low-price photocatalyst materials are highly in demand. Herein, through a facile hydrothermal route, an n-type mesoporous sulfide semiconducting material with strong ability of photons absorption in the UV-Vis. the spectral region was synthesized and successfully applied for the photo splitting reaction of the alkaline H2S-containing medium to generate H2 fuel and S element. Furthermore, the photo-transformation phenomenon was interpreted from a mechanistic standpoint and the energy diagram revealed that the photocatalyst material synthesized here, viz. bismuth sulfide had a suitable band structure to reduce proton and oxidize bisulfide anion, which could eventually evolve hydrogen gas and produce the sulfur product.